专题一火力发电技术发展趋势宋长华

火力发电技术的开展趋势动力工程系

宋长华副教授1专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华一、火力发电概述1.1火力发电消费过程1.2世界电力工业的开展1.3我国电力工业概略2专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华主要内容一、火力发电概述二、火力发电技术的开展趋势提高超临界火电机组效率燃气－蒸汽结合循环发电技术多联产发电技术干净煤熄灭发电技术燃煤磁流体发电技术空冷发电技术火电厂计算机控制技术三、新能源发电技术3专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1.1火力发电消费过程火力发电厂概念:就能量转换的方式而言，火力发电机组的作用是将燃料〔煤、石油、天然气〕的化学能经熄灭释放出热能，再进一步将热能转变为电能。火电厂外景其发电方式有:汽轮机发电、燃气轮机发电及内燃机发电三种。其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所开展，内燃机发电比例最小。火电厂(汽轮机)能量转换过程与三大主机作用如下：锅炉：燃料化学能→蒸汽热能汽轮机：蒸汽热能→机械能,外形图,构造图发电机：机械能→电能火力发电厂原理和消费过程表示图和火电厂分类〔按蒸汽参数〕4专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1.2世界电力工业的开展电力工业回想发电量、发电装机容量及其地域分布用电量及其构成的变化世界电力开展概略和预测5专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华90年代后，电力开展三个突出的动向世界发电量的年增长率趋缓，而一些开展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高的电力增长速度；电力技术的开展向效率、环保的更高目的迈进；电业管理体制和运营方式发生变革，由垄断运营逐渐转向市场开放。6专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1.3我国电力工业概略我国能源情势我国电力工业来源与开展我国电力工业与国外差距我国火电〔集控室图〕设备消费历程7专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华二、火力发电技术开展趋势2.1提高超临界火电机组效率2.1.1提高初参数，采用超超临界初参数的提高主要受金属资料在高温下性能能否稳定的限制，目前，超临界机组初温可达538℃～576℃。随着冶金技术的开展，耐高温性能资料的不断出现，初温可提高到600℃～700℃。如日本东芝公司1980年着手开发两台0型两段再热的700MW超超临界汽轮机，并相继于1989年和1990年投产，运转稳定，到达提高发电端热效率5％的预期目的，即发电端效率为41％，同时实现了在140分钟内启动的设计要求，且可在带10％额定负荷运转。在此根底上，该公司正推进1型〔30．99MPa、593／593／593℃〕、2型〔34．52MPa、650／593／593℃〕机组的适用化研讨。据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g／kWh。8专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华超临界火电机组概略世界第一台125MW超临界机组于1959年4月在美国投运,至今已有近40年的历史，目前超临界机组最大单机容量为1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量的50%以上。目前，国际上曾经投运了单机在800MW以上火电机组的国家主要有美国、日本、原苏联和德国等。我国超临界机组现已投运或正在安装的有6

000

MW〔有300MW、500MW及600MW机组共14台〕，大都是进口设备，最大单机容量为900

MW。目前国内还不具备整套设计和制造超临界机组的才干。河南华能沁北电厂2×600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招标锅炉由东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集团中标；发电机由上汽发电集团中标；该工程于2004年9月投产。上海外高桥电厂2×900MW机组于2004年5月投产.9专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华超临界机组开展世界第一台，1959年〔美国〕，125MW，31MPa,621/566/566℃。目前单机容量最大〔美国〕1300MW，26.5MPa,538/538℃，共有六台，第一台1969投产。目前参数最高的是〔美国西屋公司制造〕325MW，34.3MPa,649/566/566℃，二次再热,1959年投产。欧洲几大发电集团正协作攻关蒸汽温度为700℃的燃煤机组.2021到达40MPa/700/720℃10专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华超临界、超超临界机组的特点机组热效率高(与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超超临界机组可提高效率约5%,供电煤耗可降低到279g/Kw.h)，可靠性好，环保目的先进；可复合变压运转，调峰性能好；〔1〕在低负荷时效率高；〔2〕具有良好的启动性能；〔3〕具有良好的负荷顺应性。蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短，加之级问压差大，影响内效率，因此超临界及超超临界参数更适于大容量机组。11专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华超临界机组关键技术新钢种的研讨开发新钢种的开发与运用；调峰运转问题；资料的研讨与国产化。超临界压力锅炉的关键技术超临界压力汽轮机的关键技术其它关键技术汽水化学工况；辅助设备；自动控制技术；运转技术。12专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.1.2采用高性能汽轮机汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主要有以下三种途径：(1)首先是进一步添加末级叶片的环形排汽面积，从而到达减小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度，后者受制于资料的耐离心力强度。日本700MW机组已胜利采用钛制1．016M的长叶片，它比目前通常采用的12Cr钢制的0．842M的叶片添加了离心力强度，排汽面积添加了40％，由于降低了排汽损失，效率提高1．6％。(2)其次是采用减少二次流损失的叶栅。叶栅汽道中的二次流会干扰任务的主汽流产生较大的能量损失，要进一步研制新型叶栅，以减少二次流损失。(3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失。汽轮机隔板与轴间、动叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有汽封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。13专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华建立有大容量火电机组群的大电厂世界上2000MW以上大型火电厂有82座，其中4000MW以上的5座，3001MW～4000MW的24座2501～3000MW的24座，2000～2500删的有29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分别是波兰的贝尔哈托夫电厂和南非的肯达尔电厂，最大的燃气和燃油电厂分别是俄罗斯的苏尔古特第二火电厂和日本鹿岛火电厂，其装机容量分别为4320MW／4116MW，4800MW和4400MW我国目前最大的火力发电厂———浙江北仑发电厂终于全面建成；该厂总装机容量达360万千瓦。〔共6台600MW机组〕14专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.2燃气—蒸汽结合循环发电技术〔CombinedCvcle，简称CC或GTCC〕结合循环:就是把在中低温区任务的蒸汽轮机的朗肯〔Rankine〕循环和在高温区任务的燃气轮机的布雷登〔Brayton〕循环的叠置，组成一个总能系统循环，由于它有很高的燃气初温〔1200℃～1500℃〕和蒸汽作功后很低的终温〔30～40℃〕，实现了热能的梯级利用，使总的循环效率很高。15专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.2.1燃气—蒸汽结合循环的主要优点热效率高，目前为50%～55%，2000年以后盼望到达60%～61%；低污染，环保性能好；运转灵敏，可靠性高，可日启停、调峰性能好；单位容量投资较低，简单燃气轮机每千瓦投资为l00～300美圆／kW，汽轮发电机组为600～1000美圆／kW，而结合循环发电机组为280～530美圆／kW；规范的模块化设计，建立周期短，可分阶段建立，一年内即可发出60％～70％额定负荷；占地少，仅为PC＋FGD发电厂占地的1／3；节水，为同容量常规电站用水量的1／3；16专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.2.2结合循环机组举例电站\工程燃机型号出力MW燃料供电效率%投运日期日本辅助Futtsu电站14×STAG109E2000LNG48.51985土耳其Ambarbi

0天然气52.51991韩国Seoinchon电站8×STAG107F1910天然气541992香港BlaokPoink电站8×PG9311FA拟扩到600天然气54〔设计〕52.9〔当地〕1996英国Didcot电站4×V94.30天然气55.51996我国大陆以煤为主要发电一次能源，目前结合循环机组容量仅占全国发电容量的1．5％。17专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.3多联产发电技术2.3.1热电联产指的是火电机组在发电的同时，用抽汽或背压机组的排汽进展供热，由于实现了热能的梯级利用，其总的能源利用率为70％～80％。假设结合循环机组用于热电联产，即高作功才干的燃气〔1000℃以上〕在燃气轮机中做功，其排气在余热锅炉中产生中等作功才干的蒸汽〔500℃以上〕，驱动汽轮机继续做功，其低作功才干的抽汽或排汽用于工业或生活用汽用热，构成结合循环热电联产〔图〕，其总的能源利用率可达80％～90％〔实际极限为93％〕。热电联产比热电分产可节约能源30％左右。我国有50万台工业锅炉，年耗煤4亿吨，平均容量2．28吨／时，假设其供热量的一半由热电联产供应，那么年可节煤1．2亿吨。18专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.3.2热、电、冷三联产热电冷三联产:指锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或抽汽汽轮机发电，其排汽或抽汽，除满足各种热负荷外，还可做吸收式制冷机的任务蒸汽，消费6～8℃冷水用于空调或工艺冷却.热电冷三联产的优点：〔1〕蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需求，可提高能源利用率；〔2〕增大背压机负荷率，添加机组发电，减少冷凝损失，降低煤耗；〔3〕保证消费工艺，改善生活质量，减少从业人员，提高劳动消费率；替代数量大、型式多的分散空调，改善环境景观，防止“热岛〞景象。19专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.3.3热、电、煤气三联产煤中挥发份和部分固定碳受热后气化，产生城市煤气供万人城镇民用，焦碳送CFBC锅炉中熄灭产生蒸汽，用于热电联产。此外，在电厂中安装蓄热器回收排热或机组起停过程中排汽，可对热负荷移峰填谷；可添加尖峰发电力出力，提高能源利用率和机组稳定运转程度。还有一种双背压凝汽式汽轮发电机，是经过凝结水串联经过凝汽器的两个部分，构成两个不同的背压。由于改善了蒸汽热负荷的不均匀性，使其平均背压低于传统的单背压汽轮机的背压，可提高循环热效率。20专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.3.4燃气轮机高效热力循环a)程式双流体热力循环〔回注蒸汽的燃气轮机热力循环〕指余热锅炉产生的过热蒸汽，与压气机来的高温高压空气一同进入熄灭室，燃料熄灭产生的燃气和被加热到燃气初温的蒸汽，一同进入燃气轮机中作功，构成燃气、蒸汽在同一台燃机中膨胀作功的双流体热力循环。该循环燃机功率增大，循环效率提高；对燃气叶片冷却效果好，没有蒸汽轮机系统，使系统简化；可降低NOx排放。21专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华b)湿空气透平〔HAT〕循环〔蒸发-回热式双流体循环〕指软化水经燃机排气加热后喷人压气机出口蒸发器中被高温高压空气蒸发，空气与水蒸汽混合物在回热器中被燃气排气加热后，供应熄灭室，产生的燃气、蒸汽混合物进入燃气轮机作功。由于燃机排气余热的充分利用，可大大提高循环效率；由于燃机工质流量添加，使机组功率也大大添加；由于没有了蒸汽轮机，使系统大为简化，造价仅为余热锅炉型结合循环的50％。假设把整体煤气化产生的煤气经净化后供熄灭室熄灭，就构成IGHAT循环，也大大简化系统，节约投资。22专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.4煤炭干净熄灭发电技术火力发电开展至今，其一次能源仍以煤为主。如我国煤炭在一次能源的消费和消费中占了大头，同时煤电在电力装机总容量中占了75％.燃煤发电目前存在着两个突出的问题：一是燃煤技术有待改善，煤的利用率要进一步提高；二是煤熄灭除放出热量外，还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染环境的排放物。我国烟尘排放量的70％、二氧化硫排放量的90％都来自燃煤。干净煤技术〔CCT-CleanCoalTechno1ogy〕，指的是在利用煤炭发扬一次能源最大作用的同时，污染环境的气、固、液态排放量最少；也可定义为减少污染、提高效率的煤炭开采加工、运输、转化、熄灭、污染控制、综合利用等技术的总称。它是以三E为目的〔经济Economics，环境Enviroment，效率Efficieney〕，是先进、清洁的“绿色煤电〞。23专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华煤炭利用引起污染的种类消费环节：排放污染物及危害开采：气态(煤层瓦斯CH4、CO2、氯氟烷烃等温室气体)固态(矸石)液态(煤泥水、矿井水〕运输：煤中灰份、石、杂质熄灭：气态〔尘埃、SO2、NOX、CO2、二恶英〕固态〔灰渣〕液态〔冲灰渣水〕24专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华煤炭清洁、高效利用方法分类熄灭前处置〔源处置〕指在开采到用户运用前这一阶段煤的处置方法；熄灭中清洁利用〔过程处置〕主要指流化床熄灭技术〔FBC：Fluidized-bedCombustion〕；整体煤气化蒸汽燃气结合循环〔IGCC：IntegratedGasificationCombined

Cycle〕；整体煤气化燃料电池〔IGFC：IntegratedGasificationFuelCell〕、磁流体发电技术；炉内脱硫：炉内喷钙脱硫，喷钙加尾部增湿活化脱硫；炉内脱硝：低NOx熄灭器、低温熄灭、整体分级熄灭、回气再循环、再熄灭技术等；熄灭后清洁处置〔烟气净化〕；包括除尘、脱硫、脱硝、废水处置及零排放，废水资源化和干除渣、灰渣分除及综合利用。25专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.4.1熄灭前的煤炭加工和转化技术煤炭加工技术:是指在煤炭熄灭之前，以物理方法为主对其进展加工的各类技术，主要包括洗选、型煤、水煤浆技术。煤炭转化技术:是指在熄灭之前对煤进展改质反响，包括煤气化和液化两种。洗选处置:型煤加工:水煤浆:煤炭气化:煤炭液化:26专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.4.2熄灭中净化技术熄灭中净化技术:是指燃料在熄灭过程中提高效率减少污染排放的技术，它是干净煤技术的重要组成部分，由五项技术组成。先进的熄灭器:循环流化床技术〔CFBC〕:增压流化床结合循环技术〔PFBC－CC〕:整体煤气化结合循环技术〔IGCC〕:直接燃用超净煤粉的燃气—蒸汽结合循环技术〔CEN－CC〕27专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华(1)流化床熄灭技术FBC定义及分类把8mm以下的煤粒和脱硫剂石灰石，参与熄灭室床层上，在经过布置在炉底的布风板送出的高速气流作用下，构成流态化翻腾的悬浮层，进展流化熄灭，同时完成脱硫，这种熄灭技术叫流化床熄灭技术。按熄灭室运转压力的不同，分为常压流化床AFBC〔AtmosphericFluidized-bedCombustion〕和增压流化床PFBC〔PressurizedFBC〕；按流化速度和床料流化形状不同，二者又可分为鼓泡床BFBC〔BubblingFBC〕和循环流化床CFBC〔CireulaiingFBC〕。28专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华流化床熄灭方式的特点清洁熄灭，低污染排放，环保性能好;燃料顺应性强，特别适宜于中、低硫煤;熄灭效率高;负荷顺应性好;灰渣综合利用好;PFBC还有构造紧凑、锅炉尺寸小的特点.29专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华FBC技术的运用及开展情况1921年弗里茨·温克勤〔FritzWink1er〕建立了世界第一台小型流化床熄灭实验台，60年代中期，第一台FBC锅炉在美国投入运转;BFBC的“世界之最〞为芬兰Rauba1anii热电站的295MW机组，日本竹原电厂2号机〔350MW〕燃油炉正改为BFBC,届时将成为世界最大BFBC；CFBC的最大机组为法国stein公司为法国Gardanne电站改造煤粉炉而制造的一台900t／h〔配250MW机组〕CFBC,2000年实现600MW的CFBC；我国自60年代初开场研讨与运用FBC技术，目前国内FBC锅炉制造厂家有22家;410t／hCFBC装于四川内江高坝电厂，已于1996年投人消费；国家电力公司在内江正建立一座300MWCFBC锅炉示范电站。30专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华〔2〕增压流化床PFBC进一步提高高温烟气除尘安装的除尘效率，减少燃机叶片磨损，如研制高效陶瓷过滤器；第二代PFB以2G-PFBC〕的开发燃气轮机，自动控制安装及PFBC关键设备的国产化；提高脱硫剂利用率，实现低Ca／S比下到达高脱硫效率的目的；脱硫、脱硝、床温及Ca／S间的最正确配合；开发增压循环流化床PCFB的研讨，它运转费用低，适于高硫煤，可降低Ca／S；PFBC大型化及CFBC-CC结合循环的研讨；湿式给料机和干渣排出安装的开发，保证最正确粒度匹配，减少渗水量；保证在炉内压力下灰渣的延续稳定排除。31专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华(3)煤整体气化燃气蒸汽结合循环发电技术IGCC发电原理煤经过气化和净化后，固体燃料已转化成清洁气体燃料，以此驱动燃气轮机发电，再用排出的高温燃气进入锅炉，产生蒸汽带动汽轮机发电，构成燃气与蒸汽结合循环发电〔图〕。IGCC的特点〔1〕热效率高，其效率比煤粉炉高10％以上，可达40％～50％;〔2〕污染排放少，环保性能优良；脱硫率98％～99％，NOx及CO2排放减少；〔3〕燃料顺应性强，同一电站设备可燃用多种燃料，对高硫煤有独特的顺应性;〔4〕容量可大型化，单位造价不断降低;〔5〕调峰性能好，起停机时间短;32专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华IGCC开展概略1984年1月美国建成世界最早的商业验证电站一CoolWater电站，该电厂发电出力为120MW，耗资2．62亿美圆；如今世界上已建、在建和拟建的IGCC电站近约30座，其中美国拥有15座，居世界之冠。最大的为美国的440MW机组，方案或可研中容量为德国900MW和前苏联1000MW机组。一些开展中国家，如印度、中国也方案建立IGCC示范电站；我国从1994年开场对IGCC示范工程进展预可行性研讨，国家电力公司拟在山东烟台电厂建立一座容量为300～400MW的IGCC示范电站.33专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华IGCC的关键技术及开展方向〔1〕先进的煤气化工艺

研讨与开发大容量的、能量转化效率高的煤气化炉；选择适宜炉型，提高冷煤气效率和热煤气效率；高温、压力炉，添加气化反响速率，提高碳转化率.〔2〕高温烟气净化系统:①高温除尘②高温干式脱硫〔3〕燃气轮机大型化、提高初温及其国产化.IGCC开展方向的中心，是提高效率和降低造价.34专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.5燃煤磁流体发电技术磁流体发电原理是：高温导电气体〔等离子体〕高速切割磁力线产生感应电动势。燃煤磁流体发电是在煤熄灭产生的高温烟气中添加电离种子钾，然后经过磁流体发电机发出直流电，再逆变成交流电；排出的烟气温度仍很高，进入下游余热锅炉，产生蒸汽推进汽轮机发电。(流程图)优点：结合循环发电热效率高，可达55％；由于添加的电离种子钾与硫反响生成钾的硫化物，回收种子时起到了自动脱硫的作用；磁流体发电部分无旋转部件，高温设备可通水冷却，机械强度易得到保证；磁流体发电不象汽轮机发电那样需求冷凝排汽的冷却水，因此可节约大量用水。我国是较早开发此技术的国家之一，该技术1986年列入国家高技术方案，目前已有25MW实验基地。35专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.6空冷发电技术普通汽轮机的排汽进入凝汽器，由循环冷却水对排汽进展冷却，使其凝结成水。这种冷却方式需求大量循环水，一个1000MW大型火电厂每天用水量约500万吨，耗水量约10万吨，相当于一座中等城市的日用水量。在缺水和少水地域，这一水冷方式难以实现。它有直接空冷与间接空冷两种：所谓直接空冷是汽轮机排汽进入空冷散热器，用空气直接冷却排汽；间接冷却是用空气来冷却循环凝结水，再用冷却后的循环凝结水与排汽直接接触冷凝排汽。我国已能自行制造200MW间接空冷机组，并于1993年在内蒙古丰镇电厂投运4台。36专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.7火电厂计算机控制技术计算机技术在火电厂运用的研讨始于上世纪六十年代初，七十年代由于计算机技术高度开展才获得实践运用。计算机控制技术仍处于不断开展之中，起初，计算机只是起巡回检测、越限报警、自动显示、打印制表等作用。后来，计算机可用于直接数字控制，进而实现部分最优控制，如今已能实现全系统的最优控制。2.7.1计算机控制功能平安监视、数据处置:包括巡回检测、参数处置、越限报警、参数显示、制表打印、性能计算等。正常调理:正常运转时，对锅炉、汽轮机、发电机等主辅设备进展直接或间接调理。管理计算:对消费过程可按数学模型进展计算，寻觅最优工况，实现最优控制.事故处置:对消费过程进展监视和趋势预告，事故发生时进展分析和处置，并记录下事故时的设备形状和参数，供分析事故用。机组启停:按编好的程序，实现机组自动启动或停机。37专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2.7.2计算机控制方式集中控制:是指一台发电机组或全厂各台机组的监视、控制及管理都集中于一台或两台计算机上，这一方式简单。分散控制:把控制义务分散在下层各台微型计算机上，在上层设置小型或中型机进展总的管理，构成分散控制系统〔DCS〕，这是一种很有出路的控制方式。2.7.3:计算机控制有以下优点：提高运转效率及运转稳定性；减少和防止艰苦事故，延伸设备寿命；减轻劳动强度，减少运转人员。2.8其它技术火力发电技术的开展必需遵照高经济性、高环保性的原那么。除上述几个方面的技术开展趋势外，人们还应在提高本体设备〔锅炉、汽轮机、发电机〕及辅助设备〔各种泵、风机、煤粉制备、高加、低加、除氧器、凝汽器等〕运转可靠性及自动化程度方面继续努力。38专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华三、可再生能源和新能源发电技术3.1太阳能发电技术图太阳能是无尽、无污染的宏大能源，是无私的“能源之母〞。太阳每秒钟照射到地球上的能源约为500万吨标煤，一年为170万亿吨标煤，相当于全世界人类能耗量的3万多倍;我国太阳能资源丰富，约2／3地域年平均日照时数大于2000小时，每年太阳能辐射总量约在〔3．3～8．4〕×l0³×10³kJ／m²，适宜于安装太阳能光伏发电设备〔图〕;太阳能发电技术包括光伏发电技术〔PV〕和太阳热发电技术〔图〕.住宅太阳能发电图239专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.2风力发电技术〔图〕风能是太阳能另一种表现方式，是因地球各部分受热不均引起空气运动而产生的能量，风能是清洁的可再生资源，它分布面广，适于建立分散式电源，而数量多的风力发电机又是旅游资源。目前风力机之最为美国CE公司消费的“超级风力机〞，单机功率7．3MW，风车直径11.2m。风力发电阅历了从独立系统到并网系统的开展过程，大规模风力田的建立已成为兴隆国家风电开展的主要方式。目前，风力田建立投资已降至1000美圆/kW，低于核电投资且建立时间可少于一年，其本钱与煤电本钱接近，因此具有很大的竞争潜力。40专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华世界风电2000年世界风力发电总装机容量为1780万千瓦，而2001年那么到达2330万千瓦，年增长率达30％。在工业化国家开展尤为迅速，并且风电本钱也急剧下降。美国风力发电的本钱80年代初为每千瓦时35美分，到2001年那么降低为每千瓦时4美分。世界上最大的风力田位于美国加利福尼亚州，年发电约221×108kW.h。在风力发电方面，德国处于世界第一。德国2001年总装机容量到达875万千瓦，占世界风力发电总装机容量的1／3。美国为420万千瓦，居世界第二位。西班牙为310万千瓦，占第三位。丹麦第四，为250万千瓦。估计到2004年，德国的风力发电装机容量还可再添加500万千瓦，风电将可满足德国电力总需求的10％。德国方案30年后用风力发电取代核电，风力发电在德国供电系统中的比重将占到25%。41专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华我国风力发电我国独立风电安装有10多万台，总容量260MW左右，80%以上在内蒙古。80年代中后期以来，联网风电场建立迅速开展，全国共建成20多个联网风电场，容量234MW。新疆达板城风电二场是我国目前最大的联网风电场，我国自行研制的7.5MW风力发电机组曾经投入运转。到2005年,全国风力发电总装机容量将达150万千瓦左右。广东惠来石碑山风电场方案建立167台国产风机，每台风机容量600KW，合计容量100MW，为全国目前装机容量最大的风电场，总投资7亿元。第一批风机共25MW将于2005年初投运，2006年底全部机组投产。风力发电不会带来气、水、渣等方面的环境污染问题，是我国大力提倡开展的新型能源。为此，我国将在全国启动20个10万千瓦以上的大型风电场方案，并首选了广东惠来石碑山风电场和江苏如皋东风电场作为示范工程提早启动。42专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.3燃料电池发电美国每年投资数亿元开发燃料电池，掌握了许多最先进的技术。日本也大力开展燃料电池及发电技术的研讨，仅磷酸型燃料电池(PAFC)发电装机就已超越30MW。加拿大、韩国以及欧洲许多国家也在燃料电池的研讨与运用上获得了很大进展。90年代中期以来，我国在PEMFC燃料电池研讨方面获得了较大的进展。燃料电池技术列入了国家〞九五“科技攻关工程和中国科学院〞九五“运用研讨与开展艰苦工程，其研讨目的直指国际程度。43专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华燃料电池及发电优点①效率高；②污染物接近零排放，低噪音发电，是理想的清洁能源；③省水,占地少,分量轻，适宜用作分散式电源燃料电池运用范围①用于发电;②军事和宇航业，用于潜艇能源;③其它挪动式电源、不停电电源等.44专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.4地热能发电地热发电的相关技术曾经根本成熟，进入了商业化运用阶段。美国拥有世界上最大的盖塞斯地热发电站，装机容量达2080MW。菲律宾的地热发电装机容量也高达1050MW，占该国电力装机总容量的15%。目前全世界地热发电站约有300座，总装机容量接近10000MW，分布在20多个国家，其中美国占40%。我国地热发电站总装机容量30MW左右，其中西藏羊八井〔1万KW〕、那曲、郎久三个地热电站规模较大。45专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.5海洋能发电目前，世界各地已建成了许多潮汐电站，其中规模最大的是法国的郎斯电站，装机容量240MW。规模较大的还有加拿大的安那波利斯电站、中国的江厦电站和幸福洋电站、原苏联的基斯洛电站等。目前我国共有八座潮汐电站建成运转，容量5.4×104kW.h，最大的是80年代建成的浙江江厦电站，装机容量3.2MW。46专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.6生物质能发电图生物质能发电包括渣滓熄灭发电、沼气发电、薪材发电和水煤气发电。城市渣滓发电是30年代开展起来的新技术，最先利用渣滓发电的是德国和美国。目前，美国渣滓熄灭发电约占总渣滓处置量的40%，已建立了几百座渣滓电站，其中底特律市拥有世界上最大的日处置渣滓4000t的渣滓发电厂。日本城市渣滓熄灭发电技术开展更快，渣滓熄灭处置的比例已接近100%。生物能发电在我国尚处于起步阶段，蔗渣/稻壳熄灭发电、稻壳气化发电和沼气发电等技术已得到运用，总装机约800MW。深圳渣滓发电厂〔图〕已运转了七年，为渣滓发电在我国的开展积累了一定的阅历，这将为处理我国城市渣滓处置问题带来新的希望和契机。47专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.7核能发电3.7.1世界核电开展现状与优点蓬勃开展的世界核电：自从1954年苏联第一座5MW实验性核电厂投入运转以来，核电在许多国家和地域已承当根本负荷，目前世界上30多个国家己运转核电机组441座，总装机容量3.6W亿KW，核电已占世界总发电量的20％。从已运转的核电站装机容量来看美国居首位，装机容量占全世界的四分之一，其次是法国、日本、德国和俄罗斯。从开展速度来看法国、日本和韩国坚持着较高的开展速度，目前法国核能发电量已占总发电量的80%。估计到2030年，世界核电站总数将到达1000座，核发电量将占总发电量的三分之一，可以预期在相当长一段时期内核电将成为电力工业的支柱。48专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.7.2我国核电开展现状和前景我国自行设计建造的第一座核电站——秦山30万千瓦核电站〔图〕，自1991年12月15日并网发电来，已平安运转十多年，累计发电200多亿度。从法国引进电功率为2×90万千瓦的广东大亚湾核电站，于1993年投入运转，两座机组年发电量可达100亿度。向巴基斯坦出口的恰希玛核电站，电功率为30万千瓦，2000年并网发电，现正在稳定运转。我国也已成为核电站出口国。广东岭澳地域再建两座90万千瓦级核电站已于2002－2003年分别投入运转。秦山二期〔图〕二座60万千瓦自行设计建造的商用核电站已于2002－2003年分别投入运转。从加拿大引进的秦山三期二座电功率为70万千瓦的重水堆核电机组也已于2002－2003年分别投入运转。目前，正在建立的江苏田湾两座电功率100万千瓦的核电站，估计到2005年可投入运转。因此到2005年我国核电运转容量可达870万千瓦。根据国家和地方省级核电规划，在2021－2020年山东省海阳、广东省岭澳、阳江、浙江省三门以及福建、江西和安徽等省均方案建造百万千瓦级核电站。国家方案到2020年核电装机容量将达3200万千瓦〔20多座〕；将核电占全国总体发电量的比例从目前的大约1%提高到5%左右。49专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华我国目前运转和在建的核电站

电站净功率(MWe)商运日期大亚湾19441993.7大亚湾29441994.1田湾110002004.12田湾210002005.12岭澳19352002.7岭澳29352003.3秦山12791991.12秦山26102002.6秦山36102003.4秦山46652003.2秦山56652003.1150专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.7.3什么是核电站?将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能的系统和设备，通常称为核电站。(1)核电站反响堆压水型反响堆：——堆芯——堆内构件——压力容器——控制棒驱动机构(2)核电站动力回路一回路系统二回路系统其他辅助系统(3)核电站主要设备(流程图)——核反响堆——蒸汽发生器——稳压器——主冷却剂泵——汽轮发电机机组51专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.7.4核电站厂房核电站厂房主要由反响堆厂房〔又称平安壳厂房〕、一回路辅助厂房、核燃料厂房、汽轮发电机厂房、主控制室、输配电厂房、循环水厂房及三废处置厂房等组成。3.7.5核电站的燃料循环特征核燃料在核电站反响堆年的熄灭方式与有机燃料的熄灭有着本质的差别。52专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华世界上典型的商用核电站沸水堆核电站重水堆核电站高温气冷堆核电站快中子增殖堆核电站核裂变电站的改良和开展追求更好的平安性不断改善核电的经济性要满足环境生态可继续开展要满足资源利用可继续开展的要求满足防核分散的要求53专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华2030年以前将开发几种新型核电的反响堆和燃料循环技术

超临界水冷堆系统〔SCWR〕超高温气冷堆系统〔VHTR〕气冷快堆系统〔GFR〕液态钠冷却快堆系统〔SFR〕54专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华3.7.4聚变核电站热核反响的实现及宏大聚变能的释放，自然地促使人们去研讨如何使聚变能继续地释放，成为人类可控制的能源。随着受控热核裂变的根底实际和实验技术的飞速开展，各国正在大力投资设计建造大型的裂变实验安装。据不完全统计，目前大约有21个国家〔包括中国〕共建造了200余个核聚变实验安装，同时设计研讨了各种受控热核反响堆发电安装。按照国际热核实验反响堆。地点将在西班牙、法国、加拿大或日本。热核反响堆是利用氢的同位素氘和氚的原子核实现核聚变的核反响堆。用受控核聚变的的能量来发电具有能量释放大，资源丰富、本钱低，平安可靠等优点。55专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华谢谢大家!

再见56专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华人均年用电量低于100kw·h的国家和地域有30个；在101～1000kw·h有53个，中国957kw·h；在1001～10000有109个；超越10000kw·h的有10个；挪威〔3830kw··h／人〕冰岛〔18934kw·h／人〕加拿大〔17455kw·h／人〕瑞典〔16421kw·h／人〕芬兰〔15515kw·h／人〕科威特〔15368kw·h／人〕卢森堡〔15075kw·h／人〕美国〔12981kw·h／人〕卡塔尔〔12kw·h／人〕57专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1999年一些国家的用电构成国家全国用电量(亿kW.h)工业交通运输农业家庭生活商业及其他(%)美国3259336.10.1--32.930.9中国1103973.01.96.211.37.6日本923946.12.30.426.424.8俄罗斯814445.77.89.636.9德国482947.13.51.627.120.7加拿大496545.60.92.027.224.3法国381640.42.80.731.224.8英国317535.62.41.232.927.9意大利253750.83.21.723.121.2韩国222960.20.81.914.622.658专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华世界发电分类构成图159专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华装机容量前十位的构成情况序号国家装机容量(万kW)水电火电核电〔%〕1美国78350.212.574.612.92中国23654.223.575.60.93日本23373.719.062.718.34俄罗斯21085.720.769.210.15加拿大11.258.027.614.46德国11544.37.772.519.87法国12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英国7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.160专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1999年世界发电量的大区分布亚洲7.9%非洲2.8%拉丁美洲5.0%中东2.9%OECD国家63.3%非OECD欧洲国家1.1%中国8.6%前苏联8.4%世界100.0%14764〔亿KW.h〕61专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华世界发电量大区分布图62专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华电力工业回想电力工业来源于10世纪后期。1875年世界上第一台火力发电机组建于巴黎北火车站的直流发电机，用于照明供电。1879年，美国旧金山实验电厂开场发电，这是世界上最早出卖电力的电厂。1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装有6台直流发电机，总容量是900马力〔670kw〕，以110V直流为电灯照明供电。1904年意大利实验地热发电胜利。1912年德国建成世界第一座潮汐电站。1920年前苏联建成第一座热电站。1925年美国制成世界第一台100MW汽轮发电机组。1929年美国建成第一座抽水蓄能电站，7000kW。1957年美国安装第一台超临界火力发电机组〔31MPa,621/566/566，125MW〕。1970年法国制成世界第一台燃气蒸汽结合循环发电机组。1991年世界最大水电站--巴西/巴拉圭的伊泰普水电站建成，12600MW。1998年12月，世界最大燃气结合循环电站--香港龙鼓滩电站〔8×320MW〕,一期工程〔6×320MW〕建成投产。63专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华用电量及其构成的变化1999年度世界电力总消费量为128264亿kw·h，工业兴隆国家为主体的经济协作与开展组织〔OECD〕29个成员国的电力消费量占到65．2％，但其人口总数仅占全球人口的19．3％；而人口总数占世界人口80．7％的非OECD国家〔其中大部分是开展中国家〕，其电力消费量仅占世界总消费量的34．8％；64专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1999年世界发电量的大区分布亚洲7.9%非洲2.8%拉丁美洲5.0%中东2.9%OECD国家63.3%非OECD欧洲国家1.1%中国8.6%前苏联8.4%世界100.0%14764〔亿KW.h〕65专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华世界发电量与装机容量经过约100多年的开展，到1997年全世界发电装机总容量超越32亿kw，年发电量到达487亿kw·h；1999年全世界发电装机容量超越33.25亿kw，年发电量到达14764亿kw·h。66专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华1999年世界发电量的分类构成水电17.5%煤电38.1%气电17.1%油电8.5%核电17.2%其他1.6%合计100.0%14764〔亿KW.h〕67专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华装机容量前十位的构成情况序号国家装机容量(万kW)水电火电核电〔%〕1美国78350.212.574.612.92中国23654.223.575.60.93日本23373.719.062.718.34俄罗斯21085.720.769.210.15加拿大11.258.027.614.46德国11544.37.772.519.87法国12074.020.823.555.78印度9680.321.875.92.39英国7046.05.876.617.610巴西6075.687.311.61.168专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华世界电力开展概略和预测装机容量据IAEA的统计报道，1999年底世界净装机容量大约3225吉瓦，其中经济协作与开展组织(OECD)国家装机容量达1915.6吉瓦。到2020年世界装机容量估计可达4736～5924吉瓦。OECD到2021年将到达2263.3吉瓦，增长18%。发电量到2020年，全世界发电量将在21797～28085太瓦时之间，几乎是1998年的2倍。OECD的发电量每年将增长1.7%，从1998年底到2021年的12年间将增长22%。电能消费人均电能消费2020年到达2.9～3.7兆瓦时，比1998年的2.3兆瓦时有显著的增长。北美仍是远远超越其他地域的最高消费区。69专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华核能有其无法取代的优点核能是地球上储量最丰富的能源，又是高度浓集的能源；核电是清洁的能源，有利于维护环境；核电的经济性优于火电；以核燃料替代煤和石油，有利于资源的合理利用。70专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华我国能源情势人均能源缺乏；一次能源分布不均；我国是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家，是世界最大煤炭消费国与消费国；发电用能源占一次能源比重低；能源利用效率低

；71专题一：火力发电技术开展趋势--宋长华我国电力工业来源与开展1882年7月26日下午7时，上海外滩至虹口的6.4公里电线上也亮起了15盏电灯，标志着中国电力工业从这里起步。〔从美国引进16马力蒸汽机发电〕中国电力工业始于1882年，至2000年已有118年的历史。1949年新中国成立以前的67年中，中国电力工业开展极其缓慢，到1949年底，全国发电装机容量仅有185万kW，年发电量43亿kW.h(人均年用电量仅为7.94kW.h)，分别居世界第21位和第25位。新中国成立后，电力工业得到了迅速开展，至20003年底发电装机容量达3.845亿kW，仅次于美国的8.5亿kW；年发电量达